日太阳辐射分布式模型研究

论文摘要

本文在以往研究的基础上,综合考虑天空因素和地面因素对太阳辐射空间分布的影响,建立了日太阳辐射分布式模型。利用我国1km×1kmDEM数据、NCEP海平面气压再分析资料、气象站和辐射站的逐日观测资料,实现了起伏地形下我国太阳辐射日总量的分布式模拟,制作了2001年1km×1km分辨率的太阳辐射日总量空间分布图。本文主要完成了以下几个方面的工作：1)以压高方程为基础,建立地面气压模型,利用常规气象站实测资料和NCEP再分析海平面气压资料,率定模型参数,模拟月平均气压和日平均气压。加密站验证结果表明：月平均气压绝对误差平均值为0.93hPa,日平均气压绝对误差平均值为1.02hPa。制作了2001年我国1Km*1Km月平均气压和日平均气压空间分布图。2)建立水平面三种起始数据：日天文辐射、干洁大气可能辐射和湿洁大气可能辐射的计算方案,完成了2001年我国1km*1km分辨率的水平面三种起始数据的空间制图,并对比分析了三种起始数据。湿洁大气可能辐射能较好的体现宏观地势对太阳辐射的影响,空间分布更加合理。3)对比分析采用不同气象因子的6个水平面太阳辐射日总量估算模型的性能：2个以日照百分率为主导因子,气温日较差为修正项的综合模型拟合误差最小,精度最高；经典的日照百分率模型次之,但其模型系数最稳定可靠；3个气温日较差模型拟合效果最差。最终选用经验系数稳定、拟合精度较高的日照百分率模型,制作了2001年我国水平面太阳辐射日总量的空间分布图。4)建立起伏地形下三种起始数据：天文辐射、干洁大气可能辐射和湿洁大气可能辐射的计算方案,完成我国1km*1km分辨率的2001年起伏地形下三种起始数据的空间制图,并对比分析了三种起始数据。5)利用三种起始数据：天文辐射、干洁大气可能辐射和湿洁大气可能辐射,建立起伏地形下日太阳辐射分布式模型,实现了我国1km*1km分辨率的2001年起伏地形下太阳辐射日总量的空间制图。相似像元法验证的绝对平均误差为1.709MJ/m2,相对误差为15.22%,表明日太阳辐射分布式模型具有较好的模拟性能。对比以往众多学者的研究内容和方法,本文有以下创新：1)基于压高公式,考虑海拔高程、气温等因素对地面气压的影响,建立物理意义明确的物理经验统计模型推算地面气压,完成了精度高、分辨率高的地面气压空间制图。2)充分考虑大气中各因子对辐射传输的影响,分别以天文辐射、干洁大气可能辐射、湿洁大气可能辐射为起始数据推算太阳辐射日总量,相对之前的研究,起始数据更加丰富。3)对比了日照百分率模型、气温日较差模型、日照百分率和气温日较差综合模型三种共6个物理统计模型,分析了更多气象因子在太阳辐射估算模型中的应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 水平面太阳辐射研究
• 1.2.2 起伏地形下的太阳辐射研究
• 1.3 研究区域概况
• 1.4 研究内容与技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究数据
• 1.4.3 研究特色
• 1.4.4 技术路线
• 第二章 地面气压空间化模型
• 2.1 研究资料及研究方法
• 2.1.1 研究资料
• 2.1.2 研究方法
• 2.2 模拟与验证
• 2.2.1 月平均气压计算模型
• 2.2.2 日平均气压计算模型
• 2.3 地表气压模拟结果与分析
• 2.4 小结
• 第三章 水平面起始数据计算模型
• 3.1 三种起始数据的计算方法
• 3.1.1 水平面天文辐射
• 3.1.2 水平面干洁大气可能辐射
• 3.1.3 水平面湿洁大气可能辐射
• 3.2 三种起始数据对比分析
• 3.3 小结
• 第四章 水平面太阳辐射估算模型
• 4.1 研究资料和研究方法
• 4.1.1 研究资料
• 4.1.2 研究方法
• 4.2 建模与分析
• 4.3 验证
• 4.4 水平面太阳辐射日总量空间分布
• 4.5 小结
• 第五章 起伏地形起始数据计算模型
• 5.1 起伏地形下天文辐射
• 5.2 起伏地形下的干洁大气可能辐射
• 5.3 起伏地形下的湿洁大气可能辐射
• 5.4 起伏地形下三种起始数据的空间分布
• 5.5 小结
• 第六章 起伏地形总辐射分布式模型
• 6.1 直接辐射
• 6.1.1 计算方法
• 6.1.2 水平面直接辐射模型
• 6.2 散射辐射
• 6.2.1 计算方法
• 6.2.2 水平面散射辐射模型
• 6.2.3 地形开阔度
• 6.3 地形反射辐射
• 6.4 日总辐射
• 6.5 验证
• 6.6 小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 本文对应图表
• 作者简介